统 组 成 采 用 热 电 致 冷 技 术 保 持 硅 漂 移 探 头 (SDD) 的 低 温 工 作 环 境, 而 在 两 级 热 电 致 冷 器 上 亦 安 装 了 输 入 场 效 应 管 (FET) 和 新 型 温 度 反 馈 控 制 电 路, 这 样 探 头 组 件 的 温 度 保 持 在

XR-100SDD 型 X 射 线 硅 漂 移 探 测 器 125eV 的 能 量 分 辨 率! 电 致 冷 技 术 无 需 液 氮! 图 1. XR-100 型 硅 漂 移 探 测 器 及 配 套 电 源 PX5 图 2. 硅 漂 移 探 头 元 件 示 意 图 XR-100SDD 系 列 产 品 由 新 型 高 性 能 X 射 线 硅 漂 移 探 头, 前 置 放 大 器 ( 前 放 ) 和 致 冷 系

统 组 成 采 用 热 电 致 冷 技 术 保 持 硅 漂 移 探 头 (SDD) 的 低 温 工 作 环 境, 而 在 两 级 热 电 致 冷 器 上 亦 安 装 了 输 入 场 效 应 管 (FET) 和 新 型 温 度 反 馈 控 制 电 路, 这 样 探 头 组 件 的 温 度 保 持 在 约 零 下 55 摄 氏 度 左 右, 并 通 过 组 件 上 的 温 度 传 感 器 显 示 实 时 温 度 探 头 采 用 TO-8 封 装, 并 利 用 不 透 光 和 不 透 气 ( 真 空 封 装 适 用 ) 的 薄 铍 (Be) 窗 以 实 现 封 装 后 的 软 X 射 线 探 测 XR-100SDD 系 列 产 品 无 需 采 用 昂 贵 的 低 温 制 冷 系 统 即 可 获 得 非 常 优 越 的 性 能, 它 标 志 着 X 射 线 探 测 器 生 产 技 术 上 的 一 个 突 破 产 品 特 性 : 1. 高 计 数 率 :500,000 CPS( 每 秒 计 数, counts per second); 2. 能 量 分 辨 率 :125eV( 半 高 全 宽,FWHM, 对 应 峰 值 为 5.9keV 的 情 况 ); 3. 高 峰 本 比 :20,000:1(P/B ratio 5.9Kev to 1Kev) 典 型 的 ; 4. 面 积 25mm 2, 厚 度 500µm; 5. 内 置 多 层 准 直 器 ; 6. 不 需 要 液 氮 制 冷 应 用 范 围 : 1. X 射 线 荧 光 分 析 ; 2. 用 于 RoHS/WEEE 标 准 检 测 的 X 射 线 荧 光 谱 仪 ; 3. OEM 和 其 他 专 业 应 用 ; 4. 生 产 工 艺 流 程 反 馈 控 制 ; 5. 高 校 和 科 研 院 所 实 验 室 研 究 ; 产 品 参 数 : 本 产 品 可 以 适 应 于 用 户 不 同 应 用 时 的 参 数 需 求 I. 高 能 量 分 辨 应 用 : 1. 超 高 能 量 分 辨 率 :125eV( 对 应 峰 值 为 5.9keV 的 情 况 ); 2. 峰 化 时 间 (Peaking time):11.2µs; 3. 计 数 率 :100,000 CPS; 4. 峰 本 比 : 20,000:1(P/B ratio 5.9Kev to 1Kev) 典 型 的 ; II. 快 速 峰 化 应 用 : 1. 能 量 分 辨 率 :155eV( 对 应 峰 值 为 5.9keV 的 情 况 ); 2. 峰 化 时 间 (Peaking time):0.8µs; 3. 计 数 率 :500,000 CPS; III. 手 持 设 备 应 用 : 1. 能 量 分 辨 率 :150eV( 对 应 峰 值 为 5.9keV 的 情 况 ); 2. 峰 化 时 间 (Peaking time):3.2µs;

3. 探 测 器 探 头 温 度 保 持 在 250K(-24 o C) 4. 计 数 率 :200,000 CPS; XRF 设 备 由 此 开 始...... 图 3. Amptek 硅 漂 移 探 测 器 (SDD) 测 得 的 55 Fe 能 谱 产 品 说 明 XR-100SDD 型 硅 漂 移 探 测 器 (SDD) 是 Amptek 公 司 出 品 的 一 款 新 型 X 射 线 探 测 器, 它 标 志 着 X 射 线 探 测 器 生 产 工 艺 的 变 革 XR-100SDD 因 其 体 积 小, 性 能 优 越 且 价 格 便 宜 等 特 点, 是 OEM 手 持 式 和 台 式 X 射 线 荧 光 谱 仪 设 备 的 理 想 选 择 ; 而 且 它 在 保 证 优 异 的 能 量 分 辨 的 同 时 还 能 达 到 相 当 高 的 计 数 率, 可 以 满 足 各 种 参 数 需 求 ; 另 外 封 装 采 用 和 Amptek 出 品 的 其 他 探 测 器 一 样 的 T0-8 型 外 壳, 方 便 用 户 升 级 现 有 系 统 以 及 和 其 他 Amptek 产 品 配 套 硅 漂 移 探 测 器 工 作 原 理 和 硅 PIN(Si-PIN) 光 电 二 极 管 类 似, 但 它 利 用 单 电 极 结 构 大 大 提 升 了 性 能 Amptek 公 司 专 门 为 X 射 线 能 谱 测 量 应 用 优 化 了 其 所 有 硅 漂 移 探 测 器 产 品 同 样 的 探 头 面 积 下, 硅 漂 移 探 测 器 电 容 比 传 统 硅 PIN 探 测 器 电 容 低 很 多, 则 所 需 成 型 时 间 变 短, 电 子 学 噪 声 也 会 大 大 降 低 因 此 硅 漂 移 探 测 器 可 以 相 同 ( 较 高 ) 的 计 数 率 下 得 到 比 传 统 探 测 器 好 的 能 量 分 辨 率 另 外 为 引 导 电 子 移 动 到 相 当 小 的 低 电 容 阳 极 上, 探 测 器 中 的 电

极 结 构 是 特 制 的 产 品 参 数 常 规 参 数 探 头 类 型 硅 漂 移 探 测 器 (SDD) 探 头 尺 寸 25mm 2 硅 晶 体 厚 度 500μm 准 直 器 内 置 多 层 准 直 器 (ML) 能 量 分 辨 率 (@ 55 Fe, 5.9keV 峰 ) 125-140eV FWHM (11.2μs 峰 化 时 间 ) 峰 本 比 (Peak to Background) 20,000:1 (5.9keV 和 1keV 计 数 比 ) 铍 (Be) 窗 厚 度 0.5mil (12.5μm) 电 荷 敏 感 型 前 置 放 大 器 Amptek 定 制 可 复 位 放 大 器 增 益 稳 定 性 ( 温 飘 ) <20ppm/ o C ( 一 般 情 况 下 ) 外 壳 尺 寸 3 x 1.75 x 1.13 inch, 7.6 x 4.4 x 2.9 cm 重 量 4.4 ounces (125g) 总 功 率 <1W 保 修 期 一 年 产 品 寿 命 五 到 十 年, 因 具 体 应 用 而 异 环 境 温 度 0~+50 o C 仓 储 和 物 流 要 求 长 时 间 仓 储 : 干 燥 条 件 下 存 放 十 年 以 上 仓 储 / 物 流 需 求 :-20 到 +50 o C,10% 到 90% 湿 度 ( 无 冷 凝 器 ) TUV Certification Certificate #: CU 72072412 02 Tested to: UL 61010-1: 2004 R7.05 CAN/CSA-C22.2 61010-1: 2004 输 出 参 数 前 置 放 大 器 电 源 探 头 电 源 制 冷 器 电 源 电 压 正 负 8 到 9V, 电 流 15mA, 噪 声 峰 峰 值 小 于 50mV 电 压 -90 到 -150V, 电 流 25μA; 输 入 需 要 非 常 稳 定 :<0.1% 的 波 动 最 大 电 压 3.5V, 最 大 电 流 350mA, 噪 声 峰 峰 值 小 于 100mV;

注 意 :XR-100SDD 探 测 器 自 身 包 含 温 度 控 制 器 输 出 参 数 前 置 放 大 器 灵 敏 度 一 般 为 1mV/keV( 不 同 探 测 器 可 能 略 有 不 同 ) 前 置 放 大 器 极 性 正 脉 冲 信 号 输 出 ( 最 大 负 载 为 1k 欧 姆 ) 前 端 放 大 器 反 馈 复 位 温 度 显 示 灵 敏 度 利 用 PX5/X-123 等 直 接 读 取 温 度 ( 单 位 : 开 尔 文 ) 可 选 配 置 或 配 件 硅 漂 移 探 测 器 (SDD) 也 有 对 应 的 X-123SDD 谱 仪 配 置 该 集 成 化 配 置 包 含 了 X 射 线 探 头, 前 置 放 大 器,DP5 数 字 脉 冲 处 理 和 多 道 分 析 模 块, 以 及 PC5 电 源 模 块 而 用 户 仅 需 提 供 +5V 的 直 流 输 入 和 到 您 的 电 脑 的 USB/RS232/ 以 太 网 连 接 X-123SDD 包 含 硅 漂 移 探 测 器 的 X-123SDD 谱 仪 产 品 真 空 配 件 OEM 和 所 有 Amptek 真 空 配 件 兼 容 和 所 有 Amptek OEM 配 件 兼 容 注 意 事 项 : 1. 硅 漂 移 探 测 器 需 要 负 高 压, 而 前 放 输 出 为 正 脉 冲 这 和 标 准 Si-PIN 探 测 器 所 要 求 的 正 高 压, 而 前 方 输 出 为 负 脉 冲 正 好 相 反 ; 2. PX5 电 源 模 块 可 以 输 出 正 或 负 的 高 压 若 您 为 XR100SDD 配 套 订 购 了 PX5 模 块, 则 PX5 必 须 设 置 为 负 高 压 输 出 在 使 用 XR-100CR 探 测 器 时, 因 错 误 设 定 PX5 为 负 高 压 输 出 导 致 的 探 测 器 损 坏 不 在 保 修 范 围 之 内 而 使 用 XR-100SDD 探 测 器 时, 因 设 定 PX5 为 正 高 压 输 出 导 致 的 探 测 器 损 坏 亦 不 在 保 修 范 围 之 内

准 直 器 的 使 用 为 提 高 能 谱 测 量 的 质 量, 绝 大 部 分 Amptek 生 产 的 探 测 器 都 带 有 内 部 准 直 器 探 测 器 有 效 面 元 (active volume) 边 缘 部 分 和 X 射 线 的 相 互 作 用 会 因 不 完 全 电 荷 收 集 产 生 一 些 小 脉 冲 信 号, 进 而 影 响 测 得 的 能 谱 数 据 而 且 这 些 信 号 可 能 正 处 在 用 户 所 关 心 的 元 素 所 在 的 能 量 范 围, 降 低 了 信 噪 比 而 内 部 准 直 器 则 可 以 限 制 X 射 线 只 能 打 到 有 效 面 元 内, 这 就 避 免 了 噪 声 信 号 的 产 生 不 同 类 型 的 探 测 器 中 准 直 器 的 应 用 各 有 优 点 : 提 高 峰 本 比 (P/B); 消 除 边 界 效 应 ; 消 除 假 尖 峰 信 号 真 空 环 境 中 的 应 用 XR-100SDD 型 产 品 可 以 工 作 在 10-8 托 的 真 空 环 境 到 大 气 压 下 工 作, 而 真 空 环 境 应 用 有 如 下 两 种 方 案 : 1) XR-100SDD 的 探 头 和 前 放 均 置 于 真 空 室 内 部 : a. 为 保 证 XR-100SDD 的 正 常 工 作, 需 避 免 器 件 过 热, 并 做 好 输 入 的 1W 功 率 的 良 好 导 热 ; 即 利 用 XR-100SDD 封 装 上 的 四 个 安 装 孔, 根 据 具 体 真 空 室 位 形 设 计 散 热, 将 器 件 热 量 传 导 到 真 空 室 壁 上 ; b. 在 CF(Conflat Flange) 刀 口 法 兰 上 利 用 可 选 的 真 空 馈 通 端 子 ( 如 9DVF 型, 九 接 口 ) 连 接 XR-100SDD 和 真 空 室 外 的 PX5 电 源 2) XR-100SDD 全 部 置 于 真 空 室 外 : 需 利 用 可 选 的 真 空 探 测 器 延 长 组 件 ( 如 EXV9 型 加 长 管, 长 9 英 寸 ) 和 标 准 CF 刀 口 法 兰 窗 口 ( 通 过 O 圈 密 封 ) 配 套

图 4. 真 空 条 件 使 用 中 可 选 的 延 长 组 件 图 5. 高 采 样 率 X 射 线 束 线 系 统 中 Amptek 高 性 能 SDD 的 应 用 ( 定 制 法 兰,4 个 SDD 探 测 器 ) 其 他 系 统 说 明 及 性 能 曲 线 图 6. SDD 的 能 量 分 辨 率 和 峰 化 时 间 曲 线

图 7. Si-PIN 和 SDD 探 测 器 的 分 辨 率 - 峰 化 / 成 形 时 间 曲 线 对 比 图 8. 对 应 不 同 峰 化 时 间 的 能 量 分 辨 率 和 输 入 计 数 率 曲 线 (SDD 配 套 DP5 使 用 ) 该 图 也 表 示 了 最 大 输 出 计 数 率 曲 线 ( 黑 色 虚 线 ) 而 系 统 工 作 参 数 在 该 曲 线 右 边 区 域 时, 尽 管 输 入 计 数 率 很 高, 但 输 出 计 数 率 仍 会 小 于 最 大 值, 具 体 情 况 见 下 图 9

图 9. 不 同 峰 化 时 间 下 SDD 的 输 入 计 数 率 和 输 出 计 数 率 曲 线 ( 输 出 效 率 ) 由 于 SDD 探 测 器 具 有 更 小 的 电 容, 在 成 型 放 大 器 中 较 短 的 成 形 时 间 即 可 保 证 较 好 的 能 量 分 辨 率 通 常 使 用 9.6μs 或 更 小 的 成 形 时 间, 这 极 大 提 高 了 系 统 的 输 出 效 率 图 10. 使 用 SDD 得 到 的 55 Fe 能 谱

图 11. 不 同 峰 化 时 间 下 SDD 探 测 器 的 能 量 分 辨 率 和 对 应 能 量 峰 值 曲 线 图 12. 综 合 考 虑 铍 窗 ( 及 保 护 膜 ) 的 传 输 效 率 及 和 Si 晶 体 的 相 互 作 用 效 率 后 不 同 能 量 的 传 输 率 曲 线 曲 线 的 低 能 量 部 分 由 铍 窗 厚 度 决 定 (0.3mil/8μm 或 0.5mil/12.5μm), 而 高 能 量 部 分 则 由 Si 晶 体 有 效 厚 度 决 定 :500μm

传 输 效 率 文 件 : 包 含 传 输 效 率 方 面 系 数 和 常 见 问 题 解 答 的.zip 格 式 文 件, 仅 提 供 基 本 信 息, 不 能 作 为 定 量 分 析 依 据 SDD 应 用 中 的 各 种 能 谱 图 利 用 高 性 能 硅 漂 移 探 测 器 (Super SDD) 和 Mini-X 型 X 射 线 管 测 得 的 不 同 样 品 的 荧 光 能 谱 : 图 13. SS316 型 不 锈 钢 图 14. PVC 样 品 (RoHS/WEEE 标 准 )

图 15. CaCl2 溶 液 (800ppm Ca, 1200 ppm Cl) 图 16. 含 有 少 量 KCl 的 原 油 (1100ppm) 中 的 S 元 素

图 17. 汽 车 催 化 剂 图 18. 铂 金 (Pt) 戒 指

完 整 的 X 射 线 荧 光 谱 仪 (XRF) 系 统 图 19. 安 装 于 MP1 型 平 板 上 的 XR100SDD 探 测 器 和 Mini-X 发 生 器 完 整 的 XRF 系 统 包 括 : 1. XR-100SDD 型 硅 漂 移 探 测 器 ; 2. PX5 型 数 字 脉 冲 处 理 器, 多 道 分 析 器 及 电 源 ; 3. Mini-X 型 USB 控 制 X 射 线 管 ; 4. XRF-FP 定 量 分 析 软 件 ; 5. MP1 型 XRF 系 统 安 装 平 台 更 多 信 息 请 关 注 AMPTEK 英 文 官 方 网 站 :www.amptek.com